Генератор синусоидального сигнала на мосту Вина

В радиолюбительской практике часто возникает необходимости использовать генератор синусоидальных колебаний. Применения ему можно найти самые разнообразные. Рассмотрим как создать генератор синусоидального сигнала на мосту Вина со стабильной амплитудой и частотой.

В статье описывается разработка схемы генератора синусоидального сигнала. Сгенерировать нужную частоту можно и программно: Программа Audacity как простой генератор звука и шума

Наиболее удобным, с точки зрения сборки и наладки, вариантом генератора синусоидального сигнала является генератор, построенный на мосту Вина, на современном Операционном Усилителе (ОУ).

Содержание статьи

1. Мост Вина
2. Как рассчитать частоту
3. Мост Вина и операционный усилитель
4. Коэффициент усиления на троечку
5. Стабилизация амплитуды на лампе накаливания
6. Стабилизация амплитуды на светодиодах
7. Качество генерации и применяемых элементов
8. Минусы светодиодов
9. Диоды 4148 вместо светодиодов
10. Замена переменного резистора постоянными
11. Как подобрать резисторы «на глаз»
12. Дополнительное усиление
13. Как умощнить выход
14. Заключение

Мост Вина

Сам по себе мост Вина является полосовым фильтром, состоящим из двух RC фильтров. Он выделяет центральную частоту и подавляет остальные частоты.

Мост придумал, Макс Вин еще в 1891 году. На принципиальной схеме, сам мост Вина обычно изображается следующим образом:

Картинка позаимствована у Википедии

Мост Вина обладает отношением выходного напряжения ко входному b=1/3 . Это важный момент, потому что этот коэффициент определяет условия стабильной генерации. Но об этом чуть позже

Как рассчитать частоту

На мосту Вина часто строят автогенераторы и измерители индуктивности. Чтобы не усложнять себе жизнь обычно используют R1=R2=R и C1=C2=C. Благодаря этому можно упростить формулу. Основная частота моста рассчитывается из соотношения:

f=1/2πRC

Практически любой фильтр можно рассматривать как делитель напряжения, зависящий от частоты. Поэтому при выборе номиналов резистора и конденсатора желательно, чтобы на резонансной частоте комплексное сопротивление конденсатора (Z), было равно, или хотя бы одного порядка с сопротивлением резистора.

Zc=1/ωC=1/2πνC

где ω (омега) — циклическая частота, ν (ню) — линейная частота, ω=2πν

Мост Вина и операционный усилитель

Сам по себе мост Вина не является генератором сигнала. Для возникновения генерации его следует разместить в цепи положительной обратной связи операционного усилителя. Такой автогенератор можно построить и на транзисторе.  Но использование ОУ явно упростит жизнь и даст лучшие характеристики.

Коэффициент усиления на троечку

Мост Вина имеет коэффициент пропускания b=1/3. Поэтому условием генерации является то, что ОУ должен обеспечивать коэффициент усиления равный трем. В таком случает произведение коэффициентов пропускания моста Вина и усиления ОУ даст 1. И будет происходить стабильная генерация заданной частоты.

Если бы мир был идеальным, то задав резисторами в цепи отрицательной обратной связи, нужный коэфф усиления, мы бы получили готовый генератор.

Это неинвертирующий усилитель и его коэффициент усиления определяется соотношением:  K=1+R2/R1

Но увы, мир не идеален.… На практике оказывается, что для запуска генерации необходимо, чтобы в самый начальный момент коэфф. усиления был немного больше 3-х, а далее для стабильной генерации он поддерживался равным 3.

Если коэффициент усиления будет меньше 3, то генератор заглохнет, если больше — то сигнал, достигнув напряжения питания, начнет искажаться, и наступит насыщение.

При насыщении, на выходе будет поддерживаться напряжение, близкое к одному из напряжений питания. И будут происходить случайные хаотичные переключения между напряжениями питания.

Поэтому, строя генератор на мосте Вина, прибегают к использованию нелинейного элемента в цепи отрицательной обратной связи, регулирующего коэффициент усиления. В таком случае генератор будет сам себя уравновешивать и поддерживать генерацию на одинаковом уровне.

Стабилизация амплитуды на лампе накаливания

В самом классическом варианте генератора на мосте Вина на ОУ, применяется миниатюрная низковольтная лампа накаливания, которая устанавливается вместо резистора.

При включении такого генератора, в первый момент, спираль лампы холодная и ее сопротивление мало. Это способствует запуску генератора (K>3). Затем, по мере нагрева, сопротивление спирали увеличивается, а коэффициент усиления снижается, пока не дойдет до равновесия (K=3).

Цепь положительной обратной связи, в которую был помещен мост Вина, остается без изменений. Общая принципиальная схема генератора выглядит следующим образом:

Элементы положительной обратной связи ОУ определяют частоту генерации. А элементы отрицательной обратной связи — усиление.

Идея использования лампочки, в качестве управляющего элемента очень интересна и используется по сей день. Но у лампочки, увы, есть ряд недостатков:

• требуется подбор лампочки и токоограничивающего резистора R*.
• при регулярном использовании генератора, срок жизни лампочки обычно ограничивается несколькими месяцами
• управляющие свойства лампочки зависят от температуры в комнате.

Другим интересным вариантом является применение терморезистора с прямым подогревом. По сути, идея та же, только вместо спирали лампочки используется терморезистор. Проблема в том, что его нужно для начала найти и опять таки подобрать его и токоограничиващие резисторы.

Стабилизация амплитуды на светодиодах

Эффективным методом стабилизации амплитуды выходного напряжения генератора синусоидальных сигналов является применение в цепи отрицательной обратной связи ОУ светодиодов (VD1 и VD2).

Основной коэффициент усиления задается резисторами R3 и R4. Остальные же элементы (R5, R6 и светодиоды) регулируют коэффициент усиления в небольшом диапазоне, поддерживая генерацию стабильной. Резистором R5 можно регулировать величину выходного напряжения в интервале примерное 5-10 вольт.

В дополнительной цепи ОС желательно использовать низкоомные резисторы (R5 и R6). Это позволит пропускать значительный ток (до 5мА) через светодиоды и они будут находиться в оптимальном режиме. Даже будут немного светиться 🙂

На показанной выше схеме, элементы моста Вина рассчитаны для генерации на частоте 400 Гц, однако они могут быть легко пересчитаны для любой другой частоты по формулам, представленным в начале статьи.

Качество генерации и применяемых элементов

Важно, чтобы операционный усилитель мог обеспечить необходимый для генерации ток и обладал достаточной полосой пропускания по частоте. Использование в качестве ОУ народных TL062 и TL072 дало очень печальные результаты на частоте генерации 100кГц. Форму сигнала было трудно назвать синусоидальной, скорее это был треугольный сигнал. Использование TDA 2320 дало еще более худший результат.

А вот NE5532 показа себя с отличной стороны, выдав на выходе сигнал очень похожий на синусоидальный. LM833 так же справилась с задачей на отлично. Так что именно NE5532 и LM833 рекомендуются к использованию как доступные и распространенные качественные ОУ. Хотя с понижением частоты гораздо лучше себя будут чувствовать и остальные ОУ.

Точность частоты генерации напрямую зависит от точности элементов частотозависимой цепи. И в данном случае важно не только соответствие номинала элемента надписи на нем. Более точные детали имеют лучшую стабильность величин при изменении температуры.

В авторском варианте были применены резистор типа С2-13 ±0.5% и слюдяные конденсаторы точностью ±2%. Применение резисторов указанного типа обусловлено малой зависимостью их сопротивления от температуры. Слюдяные конденсаторы так же мало зависят от температуры и имеют низкий ТКЕ.

Минусы светодиодов

На светодиодах стоит остановиться отдельно. Их использование в схеме синус генератора вызвано величиной падения напряжения, которое обычно лежит в интервале 1.2-1.5 вольта. Это позволяет получать достаточно высокое значение выходного напряжения.

После реализации схемы, на макетной плате, выяснилось, что из-за разброса параметров светодиодов, фронты синусоиды на выходе генератора не симметричны. Это немного заметно даже на приведенной выше фотографии. Помимо этого присутствовали небольшие искажения формы генерируемого синуса, вызванные недостаточной скоростью работы светодиодов для частоты генерации 100 кГц.

Диоды 4148 вместо светодиодов

Светодиоды были заменены на всеми любимые диоды 4148. Это доступные быстродействующие сигнальные диоды со скоростью переключения менее 4 нс. Схема при этом осталась полноценно работоспособной, от описанных выше проблем не осталось и следа, а синусоида приобрела идеальный вид.

На следующей схеме элементы моста вина рассчитаны на частоту генерации 100 кГц. Так же переменный резистор R5 был заменен на постоянные, но об этом позже.

В отличие от светодиодов, падение напряжения на p-n переходе обычных диодов составляет 0.6÷0.7 В, поэтому величина выходного напряжения генератора составила около 2.5 В. Для увеличения выходного напряжения возможно включение нескольких диодов последовательно, вместо одного, например вот так:

Однако увеличение количества нелинейных элементов сделает генератор более зависимым от внешней температуры. По этой причине было решено отказаться от такого подхода и использовать по одному диоду.

Замена переменного резистора постоянными

Теперь о подстроечном резисторе. Изначально в качестве резистора R5 был применен многооборотный подстроечный резистор на 470 Ом. Он позволял точно регулировать величину выходного напряжения.

Использование переменного резистора в подобных цепях нежелательно по двум основным причинам:

• ненадежность подвижного контакта
• наличие у многооборотных подстроечных резисторов паразитной индуктивности, которая может отрицательно сказаться на качестве выходного сигнала

При построении любого генератора крайне желательно наличие осциллографа. Переменный резистор R5 напрямую влияет на генерацию — как на амлитуду так и на стабильность.

Для представленной схемы генерация стабильна лишь в небольшом интервале сопротивлений этого резистора. Если соотношение сопротивлений больше требуемого — начинается клиппинг, т.е. синусоида будет подрезаться сверху и снизу. Если меньше — форма синусоиды начинает искажаться, а при дальнейшем уменьшении генерация глохнет.

Так же это зависит от используемого напряжения питания. Описываемая схема исходно была собрана на ОУ LM833 с питанием ±9В. Затем, без изменения схемы, ОУ были заменены на AD8616, а напряжение питания на ±2,5В (максимум для этих ОУ). В итоге такой замены синусоида на выходе подрезалась. Подбор резисторов дал значения 210 и 165 ом, вместо 150 и 330 соответственно.

Как подобрать резисторы «на глаз»

В принципе можно оставить и подстроечный резистор. Все зависит от требуемой точности и генерируемой частоты синусоидального сигнала.

Для самостоятельного подбора следует, в первую очередь, установить подстроечный резистор номиналом 200-500 Ом. Подав выходной сигнал генератора на осциллограф и вращая подстроечный резистор дойти до момента когда начнется ограничение.

Затем понижая амплитуду найти положение, в котором форма синусоиды будет наилучшей.Теперь можно выпаять подстроечник, замерить получившиеся величины сопротивлений и впаять максимально близкие значения.

Если вам требуется генератор синусоидального сигнала звуковой частоты, то можно обойтись и без осциллографа. Для этого, опять таки, лучше дойти до момента когда сигнал, на слух, начнет искажаться из-за подрезания, а затем убавить амплитуду. Убавлять следует до тех пор пока искажения не пропадут, а затем еще немного. Это необходимо т.к. на слух не всегда можно уловить искажения и в 10%.

Дополнительное усиление

Генератор синуса был собран на сдвоенном ОУ, и половина микросхемы осталась висеть в воздухе. Поэтому логично задействовать ее под регулируемый усилитель напряжения. Это позволило перенести переменный резистор из дополнительной цепи ОС генератора в каскад усилителя напряжения для регулировки выходного напряжения.

Применение дополнительного усилительного каскада гарантирует лучшее согласование выхода генератора с нагрузкой. Он был построен по классической схеме неинвертирующего усилителя.

Указанные номиналы позволяют изменять коэффициент усиления от 2 до 5. При необходимости номиналы можно пересчитать под требуемую задачу. Коэффициент усиления каскада задается соотношением:

K=1+R2/R1

Резистор R1 представляет из себя сумму последовательно включенных переменного и постоянного резисторов. Постоянный резистор нужен, чтобы при минимальном положении ручки переменного резистора коэффициент усиления не ушел в бесконечность.

Как умощнить выход

Генератор предполагался для работы на низкоомную нагрузку в несколько Ом. Разумеется ни один маломощный ОУ не сможет выдать необходимый ток.

Для умощнения, на выходе генератора разместился повторитель на TDA2030. Все вкусности такого применения этой микросхемы описаны в статье Схема повторителя напряжение на ОУ. Мощный повторитель напряжения на TDA2030.

А вот так собственно выглядит схема всего синусоидального генератора с усилителем напряжения и повторителем на выходе:

Генератор синуса на мосту Вина можно собрать и на самой TDA2030 в качестве ОУ. Все зависит от требуемой точности и выбранной частоты генерации.

Если нет особых требований к качеству генерации и требуемая частота не превышает 80-100 кГц, но при этом предполагается работа на низкоомную нагрузку, то этот вариант вам идеально подойдет.

Заключение

Генератор на мосту Вина — это не единственный способ генерации синусоиды. Если вы нуждаетесь в высокоточной стабилизации частоты то лучше смотреть в сторону генераторов с кварцевым резонатором.

Однако, описанная схема, подойдет для подавляющего большинства случаев, когда требуется получение стабильного, как по частоте так и по амплитуде, синусоидального сигнала.

Генерация это хорошо, а как точно измерить величину переменного напряжения высокой частоты? Для это отлично подходит схема которая называется Активный выпрямитель.

Материал подготовлен исключительно для сайта AudioGeek.ru

Follow @AudioGeek_ru

Лабораторный генератор сигналов своими руками

Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: , Перейти в магазин. Конструктор для сборки простого DDS генератора сигналов. Версия для печати.

Поиск данных по Вашему запросу:

Лабораторный генератор сигналов своими руками

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• ПРОСТОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ НЧ И ВЧ
• Конструктор для сборки простого DDS генератора сигналов
• N9310A Генератор ВЧ сигналов, от 9 кГц до 3 ГГц
• Лабораторный генератор сигналов на DDS под управлением Arduino
• СХЕМА ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ
• Тег Генератор
• Генератор сигналов DDS
• Генераторы

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Генератор частоты 0- 40 000 000 Hz + Частотомер

ПРОСТОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ НЧ И ВЧ

Пользователь интересуется товаром MTTNC — Внешняя антенна для стационарного сотового телефона 30 см, длина кабеля 3 м. Пользователь интересуется товаром NM — Активный 3-х полосный фильтр кроссовер.

Приглашаем Вас в фирменные магазины в Москве Подробнее. Приглашаем Вас в фирменные магазины в Санкт-Петербурге Подробнее. Набор предназначен для обучения радиолюбителей навыкам пайки, чтения схем и практической настройки собранных устройств.

Набор поставляется в комплекте с корпусом из прозрачного оргстекла. Результатом увлекательной сборки будет законченное устройство — лабораторный генератор сигналов, необходимый в каждому радиолюбителю и электронщику, да еще и в креативном корпусе. Прибор позволяет получить сигналы синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы с частотой от 1 Гц до 1 Мгц; имеет регуляторы грубой и точной установки частоты, а также регулятор уровня выходного сигнала.

Набор, безусловно, будет интересен и полезен при знакомстве с основами электроники и получении опыта сборки и настройки электронных устройств. Есть в наличии. Функциональный генератор — это генератор, который может выдавать на своем выходе несколько видов импульсов периодических сигналов. Как правило, при наладке радиоэлектронной аппаратуры используются синусоидальные, треугольные и прямоугольные сигналы.

Из компонентов нашего кит набора можно собрать генератор импульсов на микросхеме XR своими руками. Несмотря на свою кажущуюся простоту, генератор обладает неплохими техническими характеристиками. Разработка и применение специализированных микросхем не только удешевляет измерительные приборы, но и позволяет достигнуть при их построении высоких технических характеристик, в частности, благодаря хорошо согласованным свойствам входящих в их состав полупроводниковых приборов и операционных усилителей.

К таким микросхемам относится специализированная монолитная интегральная микросхема функционального генератора XR Микросхема содержит управляемый напряжением генератор импульсов, переключатель тока и блок множителей и формирования синусоидального или треугольного напряжения.

Большинство узлов микросхемы, необходимых для создания функционального генератора импульсов среднего класса, построено на основе применения согласованных дифференциальных пар.

Это позволяет добиться высокой температурной стабильности их работы без применения микроминиатюрных термостатов. В модуле MSbox реализованы далеко не все возможности микросхемы XR, но для применения его в качестве функционального генератора прямоугольных, треугольных и синусоидальных сигналов с регулировкой частоты и амплитуды вполне достаточно.

С помощью нашего конструктора-генератора сигналов вы укрепите свои знания в электронике и получите незаменимый измерительный прибор, сделанный своими руками, для своей домашней лаборатории! Набор для сборки модуля коммутации силовой нагрузки 2кВт В. DIY-лаборатория: Функциональный генератор.

Плата внешнего управления 3D-принтером. Энкодер, SD-карта и ЖК-дисплей 20×4. USB осциллограф. Мобильный тепловизор Seek Thermal для Android. Отпугиватель кротов Антикрот. Монитор качества воздуха. Уже почти 20 лет мы производим электронные устройства для всех, кто может собрать и установить их своими руками. От товаров для начинающих — до сложных технических устройств!

Отдельные направления по обучению электронике и 3D-печати! Готовые комплекты — для простого решения Ваших задач! Несмотря на то, что наши товары являются технически сложными электронными приборами, мы даём на них гарантию производителя 6 месяцев. Значительная часть наших товаров — это уникальные разработки российских инженеров, на которые подтвержден потребительский спрос. Все позиции проходят тщательный отбор и тестирование. Мы гордимся тем, что подавляющее большинство наших товаров производится на нашем собственном производстве на территории России.

Мы оказываем всестороннюю техническую поддержку наших покупателей: по телефону, по e-mail и на нашем Форуме. Наши компетентные и опытные менеджеры по продукции помогут Вам в реализации Ваших самых смелых DIY-идей!

Вы можете оплатить товары Мастер Кит любым удобным Вам способом: наличными при получении или онлайн, в момент оформления заказа, — банковской картой или электронными деньгами.

Вы можете получить товары Мастер Кит любым удобным Вам способом: курьером до двери, забрать самостоятельно в более чем пуктых самовывоза по всей России, или получить по Почте. Вы можете приобрести продукцию Мастер Кит более чем в магазинов наших дилеров и партнёров по всей России и в странах ближнего зарубежья.

От розницы — до крупного опта: Вы можете купить наши товары в любом необходимом Вам количестве. Крупные оптовые партии мы произведём специально под Ваш заказ.

Гибкая и комфортная ценовая политика, уникальная онлайн-система для работы с заказами, персональный менеджер и полная поддержка. Авторам текстов. Обратная связь. Нашли ошибку? Скидки Где купить Оплата Доставка. Новинки Скидки!

Пульс Кита. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками, DIY. Приглашаем Вас в фирменные магазины в Москве Подробнее Внимание! У нас Вы можете купить Мастер Кит NSbox — Конструктор радиолюбителя для сборки генератора сигналов до 1 МГц: цена, фото, DIY, своими руками, технические характеристики и комплектация, отзывы, обзор, инструкция, драйвер, программы, схема.

Мастер Кит, NSbox, Конструктор радиолюбителя для сборки генератора сигналов до 1 МГц, цена, описание, фото, купить, DIY, своими руками, отзывы, обзор, инструкция, доставка, драйвер, программы, схема. NSbox Конструктор радиолюбителя для сборки генератора сигналов до 1 МГц. Инструкции Инструкция. Дополнительная информация Функциональный генератор — это генератор, который может выдавать на своем выходе несколько видов импульсов периодических сигналов.

Схемы Электрическая схема. Комплект поставки Печатная плата — 1 шт. Комплект электронных компонентов — 1 шт. Набор пластиковых элементов для корпуса — 6 шт. Комплект винт М3х10 — 4 шт. Инструкция — 1 шт. Что потребуется для сборки Паяльник Припой Бокорезы. Техническое обслуживание В целях предотвращения отслаивания печатных проводников и перегрева элементов, время пайки каждого контакта не должно превышать с.

Для работы используйте паяльник мощностью не более 25 Вт с хорошо заточенным жалом. Вопросы и ответы Здравствуйте, а можно его использовать для отпугивание грызунов на даче? Высокочистотный динамик? Сопутствующие товары. С этим товаром покупают. NM Набор для сборки модуля коммутации силовой нагрузки 2кВт В. BM USB осциллограф. MK Отпугиватель кротов Антикрот. MT Монитор качества воздуха. Задать вопрос по товару. Обучение пайке. Почему выбирают Мастер Кит нас Качество, проверенное временем Уже почти 20 лет мы производим электронные устройства для всех, кто может собрать и установить их своими руками.

Широкий ассортимент От товаров для начинающих — до сложных технических устройств! Гарантия производителя Несмотря на то, что наши товары являются технически сложными электронными приборами, мы даём на них гарантию производителя 6 месяцев. Уникальный товар Значительная часть наших товаров — это уникальные разработки российских инженеров, на которые подтвержден потребительский спрос. Импортозамещение Мы гордимся тем, что подавляющее большинство наших товаров производится на нашем собственном производстве на территории России.

Техническая поддержка Мы оказываем всестороннюю техническую поддержку наших покупателей: по телефону, по e-mail и на нашем Форуме.

Удобство оплаты Вы можете оплатить товары Мастер Кит любым удобным Вам способом: наличными при получении или онлайн, в момент оформления заказа, — банковской картой или электронными деньгами.

Масса способов доставки Вы можете получить товары Мастер Кит любым удобным Вам способом: курьером до двери, забрать самостоятельно в более чем пуктых самовывоза по всей России, или получить по Почте.

Широкая дилерская сеть Вы можете приобрести продукцию Мастер Кит более чем в магазинов наших дилеров и партнёров по всей России и в странах ближнего зарубежья. Любые объемы закупок От розницы — до крупного опта: Вы можете купить наши товары в любом необходимом Вам количестве.

Специальные условия для дилеров Гибкая и комфортная ценовая политика, уникальная онлайн-система для работы с заказами, персональный менеджер и полная поддержка. Помощь Как получить Как оплатить Где купить. О компании О нас Реквизиты Контакты. Сотрудничество Компаниям Разработчикам Авторам текстов. Информация Правила продажи Обратная связь Нашли ошибку? Мы в Сети Я. Запомнить меня. Войти с помощью:. Забыли логин? Забыли пароль? Еще нет учетной записи?

Продолжить покупки Оформить заказ.

Конструктор для сборки простого DDS генератора сигналов

Простой гетеродинный индикатор резонанса. Резонансную частоту определяют, вращая ротор С1 и, наблюдая на экране осциллографа. Генератор сигналов высокой частоты. Генератор сигналов высокой частоты предназначен для проверки и налаживания различных высокочастотныхустройств. Диапазон генерируемых частот

Желание купить сигнал-генератор было убито слишком большой ценой, и тогда возникла идея сделать такой генератор сигналов своими руками.

N9310A Генератор ВЧ сигналов, от 9 кГц до 3 ГГц

Простой генератор сигналов низкой и высокой частоты предназначен для налаживания и проверки различных приборов и устройств, изготовляемых радиолюбителями. Генератор низкой частоты вырабатывает синусоидальный сигнал в диапазоне от 26 Гц до кГц, который разделен на пять поддиапазонов Максимальная амплитуда выходного сигнала 2 В. Неравномерность частотной характеристики — не более 3 дБ. С помощью встроенного аттенюатора можно ослабить выходной сигнал на 20 и 40 дБ. Предусмотрена также плавная регулировка амплитуды выходного сигнала с контролем ее по измерительному прибору. Генератор высокой частоты вырабатывает синусоидальный сигнал в диапазоне от кГц до 12 МГц поддиапазоны Высокочастотный сигнал может быть промодулирован по амплитуде сигналом как с внутреннего генератора НЧ. Максимальная амплитуда выходного напряжения 0,2 В. В генераторе предусмотрена плавная регулировка выходного напряжения с контролем амплитуды по измерительному прибору.

Лабораторный генератор сигналов на DDS под управлением Arduino

За последние годы произошли серьёзные изменения в подходе к функциональности генераторов сигналов. Если десять лет назад генераторы можно было разделить на такие группы, как синтезаторы, генераторы шума, генераторы синусоидальных сигналов, импульсные генераторы, генераторы сложных сигналов, ВЧ генераторы, то в настоящий момент, в связи с бурным ростом цифровой и микропроцессорной техники, развитием программных технологий появилась возможность создания нового класса генераторов, объединяющего в себе все ранее существующие типы генераторов. Это многофункциональные генераторы сигналов с возможностью формирования сигналов сложной и произвольной форм …. Это многофункциональные генераторы сигналов с возможностью формирования сигналов сложной и произвольной форм.

Прототипом этого генератора стала найденная автором в Интернете конструкция [1].

СХЕМА ГЕНЕРАТОРА СИГНАЛОВ

Идея сделать недорогой генератор УКВ диапазонов для работы в полевых условиях родилась, когда возникло желание измерить параметры собранных своими руками антенн самодельным КСВ-метром. Быстро и удобно сделать такой генератор удалось, используя сменные блоки-модули. Такой мобильный и простой измерительный прибор помещается в кармане, а по некоторым параметрам не уступает профессиональным измерительным приборам. Линейку шкалы легко дополнить, поменяв несколько номиналов в схеме или модульную плату. Это задающий генератор на транзисторе Т1 с параметрической стабилизацией частоты, который определяет необходимый диапазон перекрытия. Для упрощения конструкции, перестройка по диапазону осуществляется подстроечным конденсатором.

Тег Генератор

Низкочастотный генератор синусоидального сигнала — очень важный прибор в лаборатории любого радиолюбителя. Возможно, такой уже есть у всех. Но все же хочу познакомить читателей журнала со своим генератором. Генератор выполнен в виде самостоятельного прибора, питающегося от электросети. Но шкала у него сделана лишь приблизительная — нарисована перманентным маркером прямо на корпусе прибора вокруг переменного резистора, которым частота регулируется. Они древние, еще с тех лет как была Windows 3. В металлических корпусах размерами x60x10 см. В общем, очень удобный размер для самодельных приборов.

Принципиальная схема универсального сигнал — генератора показана .. Лабораторный генератор звуковой частоты своими руками.

Генератор сигналов DDS

Лабораторный генератор сигналов своими руками

Генератор различных стабильных частот является необходимым лабораторным оборудованием. В интернете есть немало аналогичных по функциям схем, но они либо морально устарели, либо не обеспечивают достаточно широкого перекрытия частот. Устройство, описываемое здесь, основано на высоком качестве работы специализированной микросхемы XR

Генераторы

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Генератор сигналов различной формы. Signal Generator

Для разработчика СВЧ-электроники высокочастотный генератор является такой же необходимостью, что и анализатор спектра. Существует, можно сказать, стандартный ряд задач, наиболее часто встречающихся при отладке и тестировании. И почти каждая из них требует наличия источника тестового сигнала в том или ином виде. Вместе с тем большая часть задач при отладке не требует каких-либо сверх-высоких характеристик за которые стоило-бы платить при выборе дорогостоящего оборудования.

При калибровке тех или иных цифровых измерительных устройств возникает необходимость в нескольких эталонных частотах. Предлагаемый генератор состоит всего из трех микросхем, но, несмотря на свою простоту, он достаточно точен и, что самое главное, сам не нуждается в калибровке!

Генератор — устройство вырабатывающее эл. Генератор сигналов — схема или устройство вырабатывающее сигнал определенной формы. Устройство имеет интуитивный интерфейс с сенсорным дисплеем для контроля разрешающей способности цифрового генератора импульсов, а также дополнительный источник напряжения. Для данного проекта я использовал интегральную схему XR для генерирования колебательного сигнала. Интегральная схема может создавать сигнал в виде синусоидальных и треугольных импульсов с заданной амплитудой и частотой, а также TTL сигнал синхронизации при напряжении 5 В.

Хотите продавать быстрее? Узнать как. Николаев, Ингульский Вчера

5 Простые схемы генератора синусоидальных колебаний

Генератор синусоидальных колебаний на самом деле представляет собой схему генератора синусоидальных колебаний, которая генерирует экспоненциально возрастающую и падающую синусоидальную форму волны.

5 простых схем генератора синусоидальных колебаний, представленных в следующей статье, легко построить, поскольку они включают небольшое количество обычных электронных компонентов и могут использоваться для генерации экспоненциально изменяющейся формы волны с заданной частотой. Частота определяется цепью обратной связи RC между входом и выходом схемы.

Тип синусоидального сигнала, который может быть получен с помощью следующих схем, можно увидеть на следующей схеме:

Содержание

1) Высококачественный генератор синусоидального сигнала

Показанная ниже схема генератора синусоидального сигнала не только проста в сборке. , он также обеспечивает исключительно чистый выходной сигнал с общим уровнем шума и искажений, который эффективно ниже 0,1%.

Конструкция представляет собой простой осциллятор с мостом Вина, сконфигурированный на основе операционного усилителя.

Однако схема состоит из термистора Th2, используемого для стабилизации коэффициента усиления замкнутого контура схемы с величиной, которая может генерировать выходной синусоидальный сигнал очень хорошего качества с амплитудой около 2 вольт от пика к пику.

Единственным недостатком этой схемы является наличие термистора RA53, обладающего полезным свойством самонагрева. Этот тип термистора может быть намного дороже по сравнению с обычными термисторами.

Тем не менее, простая конструкция этого генератора синусоидальных колебаний и превосходный выходной синусоидальный сигнал, полученный благодаря этому методу стабилизации, вероятно, оправдывают его высокую стоимость.

В качестве альтернативы вы можете заменить термистор маленькой лампочкой накаливания 6 В для получения того же эффекта.

Конденсаторы C1, C2 и резисторы R1, R2 используются для фиксации рабочей частоты выходной синусоиды. Здесь значение резистора R1 может быть таким же, как R2, и точно так же C1 и C2 также могут иметь одинаковые значения.

Частота синусоидального сигнала может быть определена по следующей формуле R2 может быть установлен на 33k. Изменение либо резисторов, либо конденсаторов позволяет получить противоположно пропорциональное изменение значения частоты.

Рекомендуется, чтобы номиналы двух резисторов находились в пределах от нескольких кОм до многих мегаом. Для конденсаторов подойдет любое значение в диапазоне нескольких пФ и выше.

Сказав это, вы не можете использовать конденсаторы поляризованного типа, такие как электролитические или танталовые элементы, и практически говоря, это условие ограничивает значение конденсатора максимальным значением около 2,2 мкФ.

Выходную частоту синусоиды можно регулировать, заменив резисторы R1 и R2 постоянными резисторами и последовательно включив потенциометр. значения могут быть изменены комбинированным образом.

Схема работает при минимальном напряжении питания около 6 вольт, а схема может выдерживать абсолютный максимум 36 вольт. Эта простая схема генератора синусоидального сигнала может эффективно управляться через двойной симметричный источник питания, использующий источник питания 0 В с отводом от середины, генерируемый резисторами R3 и R4.

Если схема питается от подлинного двойного источника питания, то очевидно, что R3 + R4, как правило, не нужны и могут быть устранены.

2) Упрощенный генератор синусоидального сигнала

На следующем рисунке ниже показана схема другого генератора синусоидальных колебаний, который по существу точно такой же, как и предыдущий. Однако он работает с методом стабилизации усиления, который не зависит от дорогого термистора.

Диоды D1 и D2 используются для минимизации коэффициента усиления замкнутого контура усилителя, как только выходное напряжение становится выше примерно +/-0,5 В, что эффективно предотвращает переход схемы в неустойчивый колебательный режим. Это, в свою очередь, позволяет избежать возможности сильного ограничения и искажения выходного сигнала.

Однако вы можете обнаружить значительный уровень искажений в выходном синусоидальном сигнале, что может быть неприемлемо для приложений, в которых ожидается высококачественная синусоидальная волна. Выходной уровень синусоидального сигнала составляет около 500 мВ RMS.

3) Использование усилителя звука LM380

Схема построена на основе усилителя мощности звука (IC1), используемого в схеме генератора с фазовым сдвигом. Трехсекционная схема фазового сдвига используется для обеспечения обратной связи между выходом и инвертирующим (-) входом IC1. R2 — C1, R3 — C2 и R4 — C3 составляют три части, каждая из которых обеспечивает 60-градусный фазовый сдвиг на определенной частоте. В результате на этой частоте три части имеют общий фазовый сдвиг в 180 градусов. С предоставленными настройками схема колеблется примерно с частотой 1k5 Гц.

Цепь такого типа обычно должна генерировать синусоидальный сигнал на выходе, поскольку чистый звуковой сигнал приятно слушать в течение продолжительных периодов времени. Здесь этот синусоидальный сигнал воспроизводит форму сигнала, генерируемого реальной связью CW (Морзе), когда он обрабатывается приемником. Если коэффициент усиления усилителя лишь немного компенсирует неэффективность цепи обратной связи, эта схема будет генерировать относительно чистую синусоиду.

Это достигается изменением резистора R1 для обеспечения желаемого уровня потерь через канал обратной связи. Из-за отсутствия обратной связи он тормозится вблизи точки окончания колебаний. C4 и размыкающее соединение на выходном разъеме обеспечивают подачу выходного сигнала на динамики. Если вставить вилку в выходную розетку, динамик сразу отключится. Устройство имеет выходную мощность около 100 мВт (среднеквадратичное значение) и потребляемый ток примерно 20 мА, когда клавиша нажата.

4) Синусоидальный генератор на одном транзисторе

Транзисторный генератор с фазовым сдвигом представляет собой очень простую схему, которую можно использовать для генерации выходного синусоидального сигнала. Сказав это, пока не будет использована какая-либо стабилизация усиления, он может генерировать выходной сигнал с экстремальными уровнями искажений. Рабочая частота этого транзисторного генератора синусоидальной волны регулируется 3 резисторами и 3 конденсаторами.

Из-за использования 3 компонентов регулирования частоты может быть невозможно применить эту конструкцию в приложениях, требующих возможности переменной или регулируемой частоты.

Другая проблема с этой конструкцией заключается в том, что может быть трудно получить удовлетворительную стабилизацию усиления. По этой причине рекомендуется использовать этот фазовращающий генератор только в тех схемах, где допустимы фиксированная частота и синусоидальный сигнал низкого качества.

Полная принципиальная схема простого фазовращателя на транзисторах показана на рисунке выше.

Транзистор Tr1 применяется как усилитель с общим эмиттером с высоким коэффициентом усиления, имеющий обратную связь, настроенную на выводах коллектора/базы биполярного транзистора с помощью трехкаскадной фазовращающей схемы.

Первая ступень состоит из конденсаторов C1 и R1, вторая ступень состоит из конденсаторов C2 и R2, а последняя ступень состоит из конденсаторов C3 и TR1. С определенной частотой у нас есть фазовый сдвиг на 60 градусов через каждый из этапов сети фазового сдвига, что обеспечивает общий сдвиг на 180 градусов.

Таким образом, в усилителе создается положительная, а не отрицательная обратная связь, а коэффициент усиления TR1 достаточно высок, чтобы гарантировать мощные колебания на этой частоте. Теоретически рабочую частоту можно рассчитать по формуле: —

Частота = 1/2π6CR

Это означает, что коэффициент усиления усилителя как раз достаточен для поддержания колебаний, однако при практических измерениях вы можете обнаружить, что он существенно выше.

В связи с этим фактическая частота колебаний довольно низкая по сравнению с расчетным числом, а рабочая частота фактически обычно составляет не более 50 процентов от расчетного значения.

Поэтому значения деталей, указанные на диаграмме, обеспечивают выходную частоту около 1 кГц, а не 2 кГц. Частоту этой простой схемы генератора синусоидального сигнала можно настроить, изменив значения C1 и C3, и все эти значения должны быть идентичными.

Изменение значения обеспечивает обратно пропорциональный сдвиг частоты. Частоту цепи также можно отрегулировать, изменив значения резистора, хотя лучше оставить R1 и R2 с минимальным значением 3 кОм, которое не должно превышать значение 18 кОм.

Транзистор TR1 может быть практически любым кремниевым транзистором NPN с высоким коэффициентом усиления, например, BC109C, BC108C или BC547.

5) Еще один генератор синусоидальной волны на одном транзисторе

Базовый генератор фазового сдвига может быть построен с использованием одного транзистора. Выход представляет собой синусоиду с чем-то вроде «глыбы», что указывает на то, что процент искажения несколько значителен, около 10%. Это не всегда проблема; при создании звуковых тонов большое гармоническое содержание создает гораздо более интригующий звук. Вставив потенциометр (25 Ом) в вывод эмиттера Q1, можно улучшить качество синусоиды.

Если сопротивление установлено таким образом, что колебания в цепи незначительны, синусоида становится достаточно чистой. Но при изменении напряжения питания колебание может полностью прекратиться. Рабочую частоту можно изменить, подключив потенциометр 10k к R3 или изменив C1, 2, 3. Установка C1, 2, 3 равными 100 нФ уменьшает рабочую частоту вдвое.

Использование двух транзисторов

После завершения эта схема будет генерировать синусоидальный сигнал с размахом напряжения около 8 вольт и частотой примерно 500 Гц. Этот надежный тестовый сигнал можно использовать для отслеживания звуков через звуковую систему или просто для того, чтобы раздражать жителей поблизости. Изменения в сетях RC: что произойдет? Это меняет тон? Я оставляю это на ваше расследование.

Генератор переменного синусоидального сигнала

Представленная здесь схема генерирует высококачественный выходной синусоидальный сигнал в трех бесступенчатых диапазонах (диапазон 1, от менее 20 Гц до более 200 Гц; диапазон 2, от менее 200 Гц до более 2 кГц; и диапазон 3, от 2 кГц до более 20 кГц), которые охватывают более чем полный спектр звуковых частот. Используется схема типа моста Вина, которая состоит из усилителя с частотно-избирательной положительной обратной связью, создаваемой сетью C-R. Емкостными элементами этой сети могут быть все, что переключается двумя конденсаторами SW1.

R6, R7 и RV1 — это резистивные компоненты, причем последний позволяет регулировать выходной синусоидальный сигнал во всех вышеупомянутых диапазонах. Эта схема обеспечивает положительную обратную связь по сравнению с операционным усилителем IC1 на основе полевых транзисторов, который имеет низкий уровень шума и искажений.

Неинвертирующий вход IC1 также смещается резисторами RV1a и R6 к центральному ответвлению от питания, генерируемого резисторами R1, R2 и C2. Если необходимо получить удовлетворительные формы сигнала, коэффициент усиления замкнутого контура IC1 должен поддерживаться точно на нужном уровне. Для обеспечения стабильных рабочих параметров и постоянного синусоидального выходного уровня используется схема автоматической регулировки усиления (АРУ).

Цепь отрицательной обратной связи образована стоком резисторов R5, R4 и транзистора Q1 и сопротивлением истока, который регулирует коэффициент усиления IC1 с обратной связью. Q1 сначала смещен в прямом направлении через резистор R3, чтобы обеспечить адекватное усиление для мощных колебаний. R8 и C10 связывают часть выхода IC1 с выпрямителем и сглаживающей цепью, состоящей из D1, D2 и C3. Это приводит к положительному смещению, которое пытается отключить Q1, что приводит к снижению усиления схемы.

Чем выше смещение и меньше коэффициент усиления, тем сильнее колеблется схема. Выходной сигнал можно изменять от нуля до примерно 1V5 среднеквадратичного значения с помощью регулируемого аттенюатора RV2. Текущее использование схемы составляет около 7 миллиампер.

Учебное пособие по генератору синусоидальных сигналов — Mercury 2 — MicroNova

Что такое генератор функций?

Функциональные генераторы играют огромную роль в электронике. Проще говоря, функциональный генератор — это часть оборудования, используемого для создания синусоидальных, треугольных, пилообразных и прямоугольных электрических волн в широком диапазоне частот (обычно менее 20 МГц). Они в основном используются для разработки, тестирования и ремонта электроники. В частности, синусоидальная волна важна для использования при разработке аналоговых схем.

Что такого важного в синусоиде?

Создание генератора синусоидальных сигналов — это только начало. Начиная с этой технологии, мы могли бы расширить ее до цифровой обработки сигналов, создания микшеров звука, производства сигналов, контуров фазовой автоподстройки частоты и генераторов, используемых в беспроводной связи, и т. д. Существует много возможностей, и все начинается с создания синусоидальной волны переменной частоты. .

Что мне понадобится для создания генератора синусоидальной волны?

Используя приведенные ниже модули VHDL, вы можете создать свой собственный генератор синусоидальных сигналов:

• Использование встроенного 10-разрядного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) Mercury 2 для получения амплитуды синусоидального сигнала.

• Внедрение системы последовательного периферийного интерфейса (SPI) для передачи 10-битной фазовой амплитуды на ЦАП.

• Использование встроенного цифрового компьютера координатного вращения (CORDIC) для расчета фазовой амплитуды.

• Внедрение простого накопителя фазы для подачи фазы на CORDIC.

• Определение частоты синусоиды (от 47,5 Гц до 100 кГц) с помощью 5-вольтового ввода-вывода на отладочной плате Mercury 2.

Как видите, существует довольно много модулей, которые предоставляют вам мощные инструменты для реализации вашего генератора синусоидальных колебаний. Предоставляется описание того, как работает каждый из этих модулей, но это не обязательно для того, чтобы вы начали создавать свой собственный генератор функций прямо сейчас. Следует также отметить, что все эти модули созданы с учетом макетной платы Mercury 2, однако некоторые из представленных здесь объектов могут быть реализованы на любой FPGA, такой как коммуникационные модули CORDIC или SPI.

Загрузите файлы для генератора синусоиды!

Нажмите кнопку ниже, чтобы загрузить файл .zip и разархивировать файлы VHDL, в которые вы хотите создать свой проект. Мы будем использовать их в качестве исходных файлов для нашего проекта Vivado 2018. 2.

VHDL-файлы генератора синусоиды

Создать новый проект

Если вы новичок в использовании Vivado 2018.2, ознакомьтесь с нашим руководством по созданию нового проекта, выполнив шаги, описанные на странице «Начало работы с Mercury 2». Как только вы узнаете, как создать новый проект с нуля, мы можем применить эти знания для создания проекта из существующих файлов VHDL для генератора синусоидальных колебаний.

Создание проекта с исходными файлами

Сначала мы отклонимся от руководства, убедившись, что флажок «Не указывать источники в это время» не установлен. Это позволит нам указать файлы VHDL, которые будут добавлены в проект до его создания. Сняв флажок, нажмите «Далее», чтобы добавить исходные файлы.

Исходные файлы добавляются нажатием кнопки «Добавить файлы» при переходе в проводнике туда, где вы распаковали файлы для генератора синусоидальных сигналов, и выборе всех файлов VHDL. Затем нажмите «ОК», чтобы завершить добавление исходных файлов в ваш проект.

После того, как вы нажмете «Далее», следуйте остальным инструкциям по созданию проекта, приведенным в руководстве «Начало работы с Mercury 2», включая выбор устройства и добавление ограничений дизайна Xilinix (файл XDC) в ваш проект.

Структура генератора синусоидальной волны

Структура генератора синусоидальной волны состоит из множества различных компонентов, которые выполняют свои индивидуальные и специфические задачи. Эти компоненты называются модулями, состоящими из двух частей — сущности и архитектуры.

Объект — это часть модуля, которая используется для связи с другими модулями через их объекты или с ПЛИС путем сопоставления с выводом, указанным в Xilinx Design Constraint (XDC). Архитектура модуля — это то, что определяет, как модуль будет работать с учетом параметров, передаваемых через его сущность.

Иерархия модулей синусоидального генератора показана на схеме ниже.

Обратите внимание, что все модули необходимы для создания генератора синусоидальной волны. Структурирование проекта выполняется в Vivado автоматически при создании проекта. Вы можете проверить иерархию структуры, развернув папку «Источники дизайна» в окне «Источники». Каждый уровень иллюстрируется отступом подмодулей вправо.

Создание генератора синусоидальных сигналов с помощью Mercury 2

После проверки иерархии модулей вы можете продолжить создание файла .bit для проекта и затем записать его во флэш-память платы Mercury 2. Для получения помощи в выполнении этих шагов обратитесь к руководству по началу работы с Mercury 2.

Теперь самое интересное — запуск генератора синусоидальной волны и эксперименты с ним. Выход генератора синусоидальной волны сразу же начинает создавать синусоидальную волну при подаче питания на плату Меркурий 2. Поэкспериментируйте с устойчивыми к 5 В входами ввода-вывода от 0 до 7, чтобы увидеть, как изменится ваша синусоида! Выходная частота будет базовой частотой генератора синусоидального сигнала, умноженной на беззнаковое двоичное значение, вводимое на входы ввода/вывода с 0 по 7, где input[0] является младшим значащим битом (LSB), а input[7] является старшим значащим битом.